压力位差式气体层流流量传感器开发

基于压力位差式气体层流流量技术,进行了新型层流流量传感器的设计和测试工作.传感器由本体和集成盖板两部分组成,壳体采用一体化加工,毛细管组固定于壳体的两个流道中,取压盖板使用内部嵌入式管路联通的方式代替外部取压管,毛细管组、滤网、管路连接件等均采用模块化设计,差压、绝压和温度传感器集成在取压盖板上.分析了传感器工作原理,给出了修正公式,基于活塞式气体流量标准装置进行了空气和氮气两种介质的实验测试,最大流量约为50 L/min.测试结果显示,两种气体的流量测量误差均小于±0.8％,量程比达到250倍.预计这种传感器可以在微小气体流量准确测量领域获得应用.     

新型质量流量计的设计

涡街流量传感器的卡曼涡街信号的频率与流体的流速成正比,而靶式流量计的板靶受到的力与流体的流速的平方、流体的密度成正比.作者根据二者的工作原理研制出新型流量计,在涡街流量传感器的旋涡发生体内放置板靶,而不影响卡曼涡街信号的产生,通过测量涡街信号的频率和靶板受到的力,从而得出流体的质量流量.经过理论推导得出质量流量与涡街信号的频率、靶板受力的函数关系,并通过实验数据验证了此关系的正确性.     

均速管流量计在电厂中的应用

介绍了差压式流量测量装置的测量原理,对差压式流量测量装置中的孔板与均速管做了深入比较,论述了插入式流量探头在电厂运用的优势以及保证探头安全精确使用的条件和注意事项。     

基于互相关分析的低雷诺数涡街流量计设计

针对常规涡街流量计难以测量雷诺数在5 000~20 000内流量的问题,研制测量低雷诺数流量的涡街流量计,以扩展量程比。重新设计涡街流量计一次仪表,以满足互相关分析的要求。充分利用两个压电传感器输出信号的相似性,采用互相关分析方法,实现低雷诺数流量的测量。提出一种基于互相关分析快速计算时延的方法,保证仪表的实时性。采用三次样条插值的方法,大大减小较低的采样频率对延迟时间测量精度的影响。以低功耗单片机MSP430F6459为核心,研制成功低功耗、两线制涡街流量变送器。水流量标定结果表明,该涡街流量计量程下限所对应的雷诺数为6 649,测量精度为1级。     

基于恒定磁场的数字式电磁涡街流量计

针对应力式涡街流量计易受现场振动影响的问题,研究采用电磁方式检测漩涡频率,拟从根本上消除现场振动干扰的影响,确保测量的可靠性。采用谐波信号分析电磁涡街流量计的工作原理,提出采用频谱分析方法处理传感器输出信号,针对永磁场下的水信号的特点研制调理电路和基于DSP的信号处理系统,进行电路测试和水流量标定实验。实验结果表明,电磁涡街流量计具有抗振动干扰的功能,在测量水流量时,测量准确度优于0.5级,且量程比高达30∶1。     

节流装置计算中的气体换算问题

差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压、已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来测量流量的仪表。DPF由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。通常以检测件的型式对DPF分类，如孔板流量计、文丘里管流量计及均速管流量计等。二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计，差压变送器和流量显示及计算仪表，它已发展为三化(系列化、通用化及标准化)程度很高的种类规格庞杂的一大类仪表。差压计既可用于测量流量参数，也可测量其他参数(如压力、物位、密度等)。     

基于LabVIEW和文丘里管的气体流速检测仪

针对家用燃气热水器排烟气流速流量实时检测的需求,研究了基于文丘里效应的检测装置,设计了与燃气热水器排烟管相连接的文丘里管结构,开发了基于虚拟仪器平台LabVIEW的检测系统,应用硅膜片微差压式传感器检测文丘里管输出的差压信号,并对差压信号进行了标定实验,通过与数字风速风量仪进行检测对比试验,证明了检测装置的精度能达到应用要求,为未来在家用燃具、厨具等产品上研发低成本、高精度的气体流速流量实时检测装置奠定了基础。     

基于PIC单片机的新型流量变送器的设计

介绍了一种新型流量变送器的设计,其特点是利用传感器采集流量信号,然后将信号送给PIC单片机进行A/D转换,同时完成对各种器件的配接,实现瞬时流量的显示和对流量的累积积算,并可将瞬时流量结果转换成标准4至20mA信号,完成流量变送器功能.试验表明变送器性能指标达到设计要求,简化了测量系统结构,改善了测量性能.     

基于MEMS的液压系统V锥传感器的仿真研究

在液压系统中,由于液压传动的特点以及液压油的局限性,在针对流量的测量过程中,目前很难找到比较理想的动态测量仪表.为了改善这一现状,在应用压力梯度法测量液压系统流量研究的基础上,将先进的MEMS技术与传统V锥流量传感器相结合,提出一种在管内直接获得压羞信号,进而测得流量的新方法.同时推导了流量-差压数学模型,并利用Fluent仿真了 V锥体关键参数(前锥角θ及等效直径比β)对流场性质的影响,仿真结果表明:前锥角的最佳取值范围为45°～60°,等效直径比的最佳取值范围为0.75～0.85.     

各种流量计永久压力损失的比较

V锥体流量计是一种新型的差压式流量计,最初仅由美McCrometer一家公司生产.当流体流经在管道中同轴安装的V形圆锥体时,在其前后两端产生差压.通过测量此差压值就能算出流量值.     

平面阵列电容式固体颗粒速度测量方法研究

颗粒流动速度是反应气固两相流动状况的重要参数,提出一种全新的基于平面阵列式电容传感器的固体颗粒速度测量方法。首先利用三维电磁场仿真软件Ansoft对传感器建模,获取其空间轴向灵敏度的基础上,对其空间滤波特性进行理论分析,并得到了速度测量的数学关系式。在此基础上,设计了一套基于平面阵列式电容传感器测量固体颗粒速度的系统,并在重力输送实验装置上进行了实验验证。实验结果表明,颗粒流动速度1～3 m/s时,颗粒速度与传感器输出信号频谱宽度呈线性关系,测量相对误差低于9%,测试系统重复性误差优于11%。     

扩展压电传感器频率响应范围的方法研究

为了进一步提高压电传感器及其信号调理电路的低频响应能力,扩展压电传感器的工作频带,通过分析压电传感器电荷放大电路的频率响应情况,提出了采用数字滤波器进行补偿的方法。利用对压电传感器标定后获得的输入输出和MATLAB软件设计了FIR滤波器,并将传感器测试系统与滤波器串联来复现原有被测信号。仿真结果表明该方法使压电测量系统的工作带宽得以扩展,进一步降低了整个压电测量系统的低频截止频率,达到了减小动态测量误差的目的。     

电厂锅炉含粉气流流速在线监测系统

电厂锅炉中含粉气流流速能否实现在线监测，关键取决于一次测量元件如何避免被堵塞.通过详实的试验数据.介绍一种能有效克服气流中固体颗粒堵塞传压管的一次测量元件及测量系统。研究及应用结果表明，采用反吹式靠背管作为含粉气流流速测量系统的一次元件，不但很好地解决了传压管路堵塞问题，而且系统的测量精度也非常高.     

多通道七孔探针测速系统研究

为了满足低速流场的测速要求,基于七孔探针测速原理,设计了一套多通道七孔探针测速系统,给出了七孔探针测速系统的嵌入式硬件电路及基于Modbus通信协议的上下位机软件系统的详细设计方案,通过对传感器的压力系数标定提高了压力测量数据的一致性.在低速风洞中进行了探针标定实验,通过对标定实验数据的分析,得出探针的俯仰角和方位角的绝对误差为0.2°.并在此基础上进一步分析了探针孔径误差和传感器测量误差对系统测量结果造成的影响.     

FDR 土壤水分传感器测量重复性研究

利用多个不同质地未受扰动的原状土壤样本,对其进行质量体积含水率测量和电容式频域反射FDR(frequency domain refletrometry)土壤水分传感器体积含水率对比测量,得到传感器的标定方程。对每个样本重复多次从含水量饱和至几乎不含自由水状态全过程对比测量,得到不同土壤湿度上的动态测量重复性;同时在土壤湿度不变的每一次对比测量中,等间隔旋转土壤水分传感器,得到在同一湿度值上的不同方位的静态测量重复测性。以实测的数据对两种重复性进行了分析,实验研究表明：在环境温度相差不大的情形下,FDR土壤水分传感器的原状土壤标定有较好的全量程重复性,试验用原状土壤样本体积含水率动态重复性误差最大为3.57%(cm³·cm^-3),最小为2.29%(cm³·cm^-3),平均为2.81%(cm³·cm^-3);体积含水率方向性静态误差最大为0.22%(cm³·cm^-3),最小为0.01%(cm³·c...     

一种新型分体式差压测量装置的研制

为了减少由传统的差压测量装置中引压装置带来的不确定度,设计了一种新的分体式差压测量装置。从不确定度的角度出发,对测量装置的模型进行分析,采用扩散硅压力传感器探头作为测压元件,使用MSP430F149单片机作为控制数据转换、处理和显示的中央芯片,并确定了分体式差压测量装置的最优测量方案。通过大量的实验确定了压力和差压测量的数学模型。最终的差压测量实验表明:通过对电压数值的修正,差压测量的引用误差达到了5‰,证明该装置的测量原理和方法是可行的。     

一种压电式球形加速度计的设计与分析

研究一种压电式球形加速度计,基于压电原理将作用在压力传感器上的压力信号转化成电信号,通过数据采集模块采集三维轴线上6个压力传感器的受力数据,然后计算出球体所受的合力,并根据牛顿第二定律解算出球体加速度.给出了球形加速度计的设计原理,建立了球形加速度计在三维空间上的数学模型,分析了球形加速度计的误差模型,并提出了一种基于Kalman滤波的动态数据处理方法.实际测量结果表明,球形加速度计的设计过程简单可行,动态数据处理方法能够有效剔除测量中的野值点.     

基于光学散射原理的气溶胶光度计开发

为应对高效准确的气溶胶质量浓度测量问题,本文使用光散射法测量气溶胶质量浓度原理开发了一套气溶胶光度计。设计了恒流量控制模块,利用待测气溶胶在激光照射下产生的前向散射光与质量浓度成正比原理,使用光电倍增管将光信号转换成电信号,根据相同测量条件下高精度对比仪器结果进行线性系数计算。经实验证明,本文开发气溶胶光度计系统示值误差在能在±5%以内,重复性偏差在3%以内,符合气溶胶光度计校准规范的要求,实现了气溶胶质量浓度测量,具有较好的应用价值。